JP2004143521A - 薄膜形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板表面に均一な膜厚の有機薄膜を形成することが可能な薄膜形成装置を提供する。
【解決手段】真空チャンバ１１と、真空チャンバ１１内に設けられた基板ホルダー１２と、基板ホルダー１２の基板装着面１２ａに向けてガスを供給する管状のガス供給端２２とを備えた薄膜形成装置であって、ガス供給端２２には、ガス供給端２２内を閉塞する障壁４２がガス供給端２２のガス供給口２１に向かって複数配置されており、各障壁４２には複数の孔部４１が設けられていることを特徴とする薄膜形成装置である。
【選択図】 図１
【解決手段】真空チャンバ１１と、真空チャンバ１１内に設けられた基板ホルダー１２と、基板ホルダー１２の基板装着面１２ａに向けてガスを供給する管状のガス供給端２２とを備えた薄膜形成装置であって、ガス供給端２２には、ガス供給端２２内を閉塞する障壁４２がガス供給端２２のガス供給口２１に向かって複数配置されており、各障壁４２には複数の孔部４１が設けられていることを特徴とする薄膜形成装置である。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は薄膜形成装置に関するものであって、特に、真空チャンバ内で基板表面にキャリアガスとともに原料ガスを供給することにより有機薄膜を形成する有機気相堆積法に適用される薄膜形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬディスプレイ素子、有機半導体レーザーなどの低分子系有機ＥＬ発光素子用の有機薄膜は、一般的に真空蒸着法で成膜されている。
図６に示すように、真空蒸着法に用いられる真空蒸着装置は、真空チャンバ５１と、真空チャンバ５１内の底部に設けられた蒸着源５２と、蒸着源５２の上方に対向配置された基板ホルダー５３とを備えている。
【０００３】
このような装置を用いて、基板Ｓ表面に有機薄膜を形成するには、基板ホルダー５３に表面を下方に向けた状態で基板Ｓを装着し、基板Ｓ表面をマスク（図示せず）で覆って、蒸着源５２から有機原料を１０−３〜１０−４Ｐａの高真空中で真空チャンバ５１内に加熱蒸発させ、矢印Ｄで示すように、真空チャンバ５１内において原料ガスを十分に拡散した状態で基板Ｓ表面に有機原料を蒸着させる。
【０００４】
一方、近年、有機薄膜を形成する装置として、有機気相堆積法（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＯＶＰＤ））による有機気相堆積装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特表２００１−５２３７６８号公報
【０００６】
有機気相堆積装置は、真空チャンバと、真空チャンバ内に設けられた基板ホルダーと、基板ホルダーに向けてガスを供給するように対向配置されたガス供給手段とを備えており、減圧雰囲気下の真空チャンバ内でキャリアガスとともに原料ガスを基板ホルダーに装着された基板表面に供給することで有機薄膜を形成する。
【０００７】
上述したような真空蒸着装置および有機気相堆積装置を用いて有機薄膜を形成する場合には、基板を静止させた状態で有機薄膜を形成すると、原料ガスを基板表面に均一に堆積させることができず、形成される有機薄膜の膜厚が不均一となることから、基板ホルダーに回転機構またはスライド機構を設けることで、膜厚分布を調整している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、真空蒸着装置では真空チャンバ内で蒸着源から気化させた原料ガスが蒸着源の上方に配置された基板に向かって拡散された状態で供給されるため、基板ホルダーに回転機構やスライド機構が設けられていたとしても、基板の端部よりも中央部の方に原料ガスが供給されやすい傾向があった。
また、有機気相堆積装置では、真空チャンバ内に気相状態で原料ガスが供給されるため、ガス供給口から供給された原料ガスは排気口に向かって最短経路で流動し易い。このため、基板表面に原料ガスを均一に供給するには、原料ガスの流動方向を考慮に入れてガス供給口に対して基板装着面を可動させる必要がある。よって、装置構成が複雑になり、コスト的な面でも問題があった。
【０００９】
したがって、基板表面に原料ガスが均一に供給され、基板表面に均一な膜厚の有機薄膜の形成を行うことができる薄膜形成装置が要望されていた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記のような課題を解決するために、本発明の薄膜形成装置は、真空チャンバと、真空チャンバ内に設けられた基板ホルダーと、基板ホルダーの基板装着面に向けてガスを供給する管状のガス供給端とを備えた薄膜形成装置であって、ガス供給端には、ガス供給端内を閉塞する障壁がガス供給端のガス供給口に向かって所定の間隔を有して複数配置されており、各障壁には複数の孔部が設けられていることを特徴としている。
【００１１】
このような薄膜形成装置によれば、ガス供給端にはガス供給端内を閉塞する障壁がガス供給端のガス供給口に向かって所定の間隔を有して複数配置されており、各障壁には複数の孔部が設けられていることから、ガス供給端に導入されたガスは障壁に衝突して拡散し、拡散したガスがこの障壁における孔部を通過する。そして、通過したガスは次の障壁に再び衝突して拡散し、その障壁における孔部を通過するといった過程を繰り返すことにより、ガス供給端内でガスが十分に拡散された状態となり、あらゆる形状のガス供給口の各部にガスが均等に分配され、このガス供給口の各部から基板装着面に向けてガスを均等に供給することができる。
これにより、ガス供給端の基板装着面に対する配置状態を調整することで、基板装着面に装着される基板表面に対してガスを均一に供給した成膜が可能である。
【００１２】
また、各障壁における孔部がガス供給口の近くに配置される障壁ほど開口面積が小さくかつ開口数が多い場合には、ガス供給端に導入され、障壁に衝突して拡散してこの障壁の孔部を通過したガスは、次の障壁に再び衝突して拡散し、先に通過した障壁の孔部よりも開口面積が小さくかつ開口数が多い孔部を通過する。これにより、ガスがさらに拡散されるため、ガス供給口の各部にガスがより均等に分配され、このガス供給口の各部から基板装着面に向けてガスをより均等に供給することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の薄膜形成装置における実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の薄膜形成装置である有機気相堆積装置の一実施形態を説明するための概要構成図である。
この図に示す有機気相堆積装置は、減圧雰囲気下に維持した真空チャンバ１１内で、基板Ｓを覆うようにマスク（図示せず）を配置し、このマスクを介して基板Ｓ上に所定パターンの有機薄膜の形成を行うものである。
有機気相堆積装置は真空チャンバ１１と真空チャンバ１１内に設けられた基板ホルダー１２と、基板ホルダー１２の基板装着面１２ａに向けてガスを供給するガス供給端２２とを備えている。
【００１４】
真空チャンバ１１は、余分な原料ガスを排気するための排気口１４から図示しない真空ポンプによって、その内部環境（例えば、減圧状態）が制御されるとともに、圧力計１５によって真空チャンバ１１内部の圧力が管理されている。
また、真空チャンバ１１には例えばヒーター（図示せず）が設けられており、真空チャンバ１１内で原料ガスが気相状態を維持できるように構成されている。
【００１５】
また、真空チャンバ１１内に設けられた基板ホルダー１２は、基板装着面１２ａが水平状態に対して略垂直になるような状態で配置されており、基板装着面１２ａはマスクで覆われた状態の基板Ｓが装着されるように構成されている。
そして、基板ホルダー１２には、基板装着面１２ａをその面内においてスライドさせるスライド機構（図示せず）が設けられている。ここでは、スライド機構によって基板装着面１２ａが図面上奥行方向と手前方向とで水平方向に往復運動する構成とする。
また、基板ホルダー１２には装着された基板Ｓを冷却するための冷却機構１６が設けられている。
【００１６】
次に、本実施形態におけるガス供給手段１３について説明する。
ガス供給手段１３は原料ガス供給源３１と、原料ガス供給源３１にその一端が接続されたガス供給管２３と、このガス供給管２３の他端に接続された管状のガス供給端２２とから構成されている。
【００１７】
原料ガス供給源３１には、例えば基板Ｓ表面に有機薄膜を形成するための有機原料が貯留されており、原料ガス供給源３１の外側には、有機原料を気化するためのヒーター１７が設けられている。また、原料ガス供給源３１には圧力計１５が設けられており、内部の圧力が管理されている。
【００１８】
この原料ガス供給源３１には、キャリアガス供給源３２に接続された配管１８が挿入されており、キャリアガス供給源３２にはキャリアガスとなる不活性ガスが貯留されている。
ここでは例えば、キャリアガスにＮ２、Ｈｅ、Ａｒ等の不活性ガスが用いられることとするが、本発明はこれに限定されず、原料ガスと反応しないものであればよく、例えばＨ２等であってもよい。
【００１９】
そして、この配管１８からキャリアガスが原料ガス供給源３１に導入され、原料ガスと混合される。
また、配管１８の周囲はヒーター１７で覆われており、加熱されたキャリアガスが原料ガス供給源３１に供給されるように構成されている。
さらに、配管１８にはガス流量制御手段１９が設けられており、キャリアガスの流量を調整することができる。
【００２０】
また、原料ガス供給源３１にはガス供給管２３の一端が接続されている。ガス供給管２３の周囲はヒーター１７で覆われており、原料ガス供給源３１からキャリアガスと混合された原料ガスが気相状態を維持したまま、真空チャンバ１１内に供給されるように構成されている。
ガス供給管２３にもガス流量制御手段１９が設けられており、キャリアガスと混合された原料ガスの流量を調整することができる。
【００２１】
そして、ガス供給管２３は同一の供給断面形状（例えば円形または略正方形）を保った状態で、原料ガス供給源３１から真空チャンバ１１に挿入されており、真空チャンバ１１内で供給断面形状を変形させたガス供給端２２に接続されている。
なお、ここではガス供給端２２が真空チャンバ１１内に配設された構成としたが、その吹き出し口となるガス供給口２１が真空チャンバ１１内と連通していれば、ガス供給端２２は真空チャンバ１１外に配設されていてもよい。
このガス供給端２２の周囲もヒーター１７で覆われていることとする。
【００２２】
ガス供給端２２は基板ホルダー１２の基板装着面１２ａに向けてキャリアガスとともに原料ガスを供給するように構成されており、本実施形態では、基板装着面１２ａにガスが長尺状に供給されるように形成されていることとする。
【００２３】
特にここでは、図１（ｂ）に示すように、ガス供給端２２のガス供給口２１は、開口形状を矩形状とし、長辺方向の開口幅Ｌ１は短辺方向の開口幅Ｗ１よりも広く形成されるとともに、基板装着面１２ａに所定状態で装着される基板Ｓの幅Ｌ２よりも広くなるように形成されていることとする。
そして、このような形状のガス供給口２１に向けて、ガス供給端２２はその開口形状が変形されている。
【００２４】
このガス供給端２２は、例えばガス供給口２１の開口面積Ｃ１が、ガス供給管２３の供給断面積Ｃ２と略同一または供給断面積Ｃ２よりも小さくなるように形成されていることが好ましい。ここで、供給断面積Ｃ２とはガス供給管２３の内周壁側の断面積を示す。
このため、例えば図示したように、ガス供給端２２はそのガス供給口２１における長辺方向の開口幅Ｌ１に向けて徐々に拡大されるとともに、短辺方向の開口幅Ｗ１に向けて徐々に縮小される形状を有している。
【００２５】
また、ここでは、ガス供給端２２は開口幅Ｌ１に向けて徐々に広くなるように形成されているため、ガス供給口２１の短辺方向側から見た側面形状はガス供給口２１の長辺を底辺とした三角形状に形成されることとする。
なお、本実施形態ではガス供給端２２が側面三角形状である例について説明するが、本発明はこれに限定されることなく、ガス供給口２１の開口幅Ｌ１に向けて一段階で拡大された側面矩形状であってもよく、段階的に広く形成された段差形状であってもよい。また、ガス供給口２１の開口幅Ｌ１に向けて広く形成された側面半円状であってもよい。
【００２６】
そして、このガス供給端２２には、ガス供給端２２内を閉塞する障壁４２が、ガス供給口２１に向かって所定の間隔を有して複数配置されている。
ここでは、例えば４つの障壁４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄがガス供給口２１に向かってこの順に配置されていることとする。
また、各障壁４２はガスが十分に拡散されるような間隔で配置されていることとする。
【００２７】
そして、各障壁４２には複数の孔部４１が設けられている。ここでは、ガス供給口２１の近くに配置される障壁４２ほど、孔部４１の開口面積が小さくかつ開口数が多く形成されていることとする。すなわち、障壁４２ａから４２ｄに向けて段階的に孔部４１の開口面積が小さくかつ開口数が多くなるように形成されている。
ここでは、孔部４１がガス供給口２１の長辺側を構成する側壁４３間にスリット状に形成されており、ガス供給口２１における長辺方向の孔部４１の開口幅が徐々に狭くなるように形成されていることとする。
また、各障壁４２においては、各孔部４１の開口面積は略同一であり、複数の孔部４１は均一に配置されていることとする。
【００２８】
なお、ここでは、ガス供給口２１における長辺方向の孔部４１の開口幅が徐々に狭くなるように形成されていることとするが、本発明はこれに限定されず、ガスの供給口２１に向かって開口面積が小さくなるように形成されていればよく、ガス供給口２１における短辺方向の孔部４１の開口幅が徐々に狭くなるように形成されていてもよい。
【００２９】
また、ここでは各障壁４２における各孔部４１の開口面積が略同一であり、均一に配置されていることとするが、原料ガスが基板Ｓ表面に長尺状に均一に供給されるように、孔部４１の配置パターンが最適化されていれば好ましい。
例えば、予め基板Ｓ表面に有機薄膜を形成させた場合の膜厚分布において、基板Ｓの中央部の方が端部よりも薄い場合には、各障壁４２における孔部４１を中央部側が多くなるように配置して、中央部にガスがより供給されるような孔部４１の配置パターンにしてもよい。
【００３０】
このように形成されたガス供給端２２は基板装着面１２ａに向けて同一方向にガスが供給されるように配置されており、例えば、基板装着面１２ａに向けて略垂直方向に原料ガスが供給されるように配置されていることとする。
なお、ここでは基板装着面１２ａに向けて略垂直方向に原料ガスが供給されることとしたが、基板装着面１２ａに斜め方向から原料ガスが供給されるようにガス供給端２２が配置されていてもよい。
【００３１】
さらに、ガス供給口２１の長辺方向が基板装着面１２ａのスライド方向に対して略垂直となるように配置されていることとする。
ここでは、前述したように基板装着面１２ａが図面上奥行き方向にスライドする構成としたため、ガス供給口２１の長辺方向（広口方向）は図面上の上下方向となる。また、ガス供給口２１の短辺方向は、スライド方向と同一方向である図面上奥行き方向となる。
【００３２】
このような有機気相堆積装置を用いて基板Ｓ表面に有機薄膜を形成する場合には、まず、図１（ａ）に示すように、固定された基板ホルダー１２にマスク（図示せず）で覆われた基板Ｓを装着する。
この際、基板Ｓの幅Ｌ２方向をガス供給口２１の長辺方向に対応させて基板装着面１２ａに装着する（図１（ｂ）参照）。
そして、基板ホルダー１２のスライド機構により、基板装着面１２ａをガス供給口２１の短辺方向、すなわち図面上奥行き方向へスライドさせる。
【００３３】
一方、キャリアガス供給源３２に接続された配管１８から、原料ガス供給源３１にキャリアガスとして例えば不活性ガスを導入し、ヒーター１７によって気化された原料ガスと混合する。
そして、キャリアガスと混合された原料ガスは、ガス供給管２３を通り、このガス供給管２３に接続されたガス供給端２２内に導入される。
【００３４】
図１（ｂ）に示すように、導入された原料ガスはキャリアガスとともに、ガス供給端２２の内部に配置された障壁４２ａに衝突して拡散し、障壁４２ａの孔部４１を通過して次の障壁４２ｂに衝突し、再び拡散される。
この過程を繰り返し、障壁４２ｄの孔部４１を通過した原料ガスは、キャリアガスとともにガス供給口２１から真空チャンバ１１内に供給され、基板装着面１２ａに装着された基板Ｓ表面に向けて矢印Ａに示す方向に供給される。
【００３５】
一方、基板装着面１２ａは図面上奥行き方向にスライドしていることから、基板Ｓの図面上上下方向に長尺状に供給された原料ガスが基板装着面１２ａに装着された基板Ｓ表面全域に堆積されて、有機薄膜が形成される。
【００３６】
なお、本実施形態では基板Ｓをマスク（図示せず）で覆った例について説明したが、本発明はマスクを装着せずに、基板Ｓ表面全域に有機薄膜を形成する場合にも適用可能である。
【００３７】
このような有機気相堆積装置によれば、ガス供給端２２には、ガス供給端２２内を閉塞する障壁４２がガス供給端２２のガス供給口２１に向かって所定の間隔を有して複数配置されており、各障壁４２には複数の孔部４１が設けられている。さらに、この複数の孔部４１はガス供給口２１の近くに配置される障壁４２ほど開口面積が小さくかつ開口数が多いことから、ガス供給端２２内で原料ガスが十分に拡散された状態となり、ガス供給口２１の各部に原料ガスが均等に分配され、このガス供給口２１の各部から基板装着面１２ａに向けて原料ガスを均等に供給することができる。
【００３８】
特に、本実施形態ではガス供給口２１は基板装着面１２ａにガスが長尺状に供給されるように形成されており、開口形状を矩形状とするガス供給口２１の長辺方向の開口幅Ｌ１が、基板装着面１２ａに所定状態で装着される基板Ｓの幅Ｌ２よりも広くなるように形成されていることから、基板Ｓの幅方向に渡る長尺状に原料ガスが分配され均一に供給される。
【００３９】
そして、基板ホルダー１２は基板装着面１２ａをガス供給口２１の短辺方向にスライドするスライド機構を有していることから、基板Ｓの幅Ｌ２に渡る長尺状に供給された原料ガスを基板Ｓ表面全域に供給できるため、基板Ｓ表面に対して原料ガスを均一に供給した成膜が可能である。
したがって、より均一な膜厚の有機薄膜を形成することができ、大画面でも輝度むらのない有機発光素子層を形成することが可能である。
【００４０】
また、本実施形態の有機気相堆積装置によれば、ガス供給端２２は基板装着面１２ａに向けて略垂直方向に原料ガスが供給されるように配置されていることから、マスクを用いて有機薄膜を形成する場合には、シャドー効果を防止できるため、成膜パターンの位置ずれを防止することができる。
【００４１】
さらに、ガス供給口２１の開口面積Ｃ１がガス供給管２３の供給断面積Ｃ２と略同一または供給断面積Ｃ２よりも小さくなるように形成されることで、開口面積Ｃ１が供給断面積Ｃ２よりも大きくなるように形成される場合と比較して、ガス供給端２２の内部で圧力がかかるため、原料ガスをガス供給端２２内でより拡散させた状態でガス供給口２１から供給することができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、基板ホルダー１２にスライド機構が設けられることとしたが、基板装着面１２ａの中心を回転軸とした回転機構が設けられていてもよい。
ただし、上述したように、本実施形態の有機気相堆積装置によれば、原料ガスが基板Ｓの幅に渡る長尺状に供給されることから、スライド機構の方がより均一に基板Ｓ表面全域にガスを供給できるので好ましい。
【００４３】
また、本実施形態では、ガス供給口２１の長辺方向を図面上上下方向、短辺方向を図面上奥行き方向としてガス供給口２１が配置されることとしたが、長辺方向が図面上奥行き方向、短辺方向が図面上上下方向となるようにガス供給口２１が配置されていてもよい。この場合にはスライド機構により基板装着面１２ａをその短辺方向、すなわちその面内において図面上上下方向に可動させるように構成される。
【００４４】
（変形例１）
第１実施形態では１つのガス供給端２２に１つのガス供給管２３が接続された例について説明したが、第１実施形態の変形例として、１つのガス供給端２２が複数のガス供給管２３に共有された有機気相堆積装置の例について説明する。
図２に示すように、ガス供給管２３ａ、２３ｂは、その一端が例えば異なる有機原料が貯留された２つの原料ガス供給源３１（前記図１（ａ）参照）にそれぞれ接続されており、これらの他端は、１つのガス供給端２２を共有するように形成されている。
【００４５】
また、ガス供給管２３ａ、２３ｂには、例えばガス流量制御手段１９（前記図１（ａ）参照）が設けられており、ガス流量制御手段１９を作動させることによって、ガスの流量を調整するだけでなく、流量をゼロにすることもできる。
したがって、ガス供給管２３ａ、２３ｂに異なる原料ガスを導入する場合には、原料ガスの種類を切り換えることも可能である。
【００４６】
このような構成によれば、ガス供給管２３ａ、２３ｂからガス供給端２２に導入される異なる原料ガスが、ガス供給端２２内に配置された各障壁４２に衝突して拡散し、各孔部４１を通過することで十分に拡散されるため、異なる原料ガスをガス供給端２２内で均一に混合させることができ、ガス供給口２１の各部に混合されたガスが均等に分配され、このガス供給口２１の各部から基板装着面１２ａに向けて混合されたガスを均等に供給することができる。
したがって、基板装着面１２ａに装着される基板Ｓ表面に、均一に混合された異種原料を均一に供給した成膜が可能であり、異種原料が混合された薄膜をより均一な膜厚で形成することできる。これにより、例えば異種原料がドーピングされた有機薄膜をより均一な膜厚で形成することが可能である。
【００４７】
また、異なる原料ガスをガス供給端２２の内部で反応させて、その反応生成物をガス供給口２１から供給し、基板Ｓ表面に均一に堆積させることもできる。
さらに、ガス供給管２３ａ、２３ｂに設けられたガス流量制御手段１９により原料ガスを切り換えることで、異なる原料ガスが順次堆積された有機薄膜の積層膜を形成することができ、各層をより均一な膜厚で形成することができる。
【００４８】
ここでは、２つのガス供給管２３により１つのガス供給端２２が共有される例について説明したが、本発明はこれに限定されず、３つ以上のガス供給管２３により１つのガス供給端２２を共有してもよく、ガス供給管２３の本数以下の複数種の原料ガスを均一に混合した状態で、ガスを供給することが可能である。
【００４９】
（第２実施形態）
本実施形態では第１実施形態で説明したガス供給端２２を複数備えた例について説明する。
図３に示すように、本実施形態における有機気相堆積装置は、例えば３つのガス供給管２３を有しており、それぞれ真空チャンバ１１（前記図１（ａ）参照）内に挿入されている。
また、ガス供給管２３にはガス供給端２２がそれぞれ接続されており、これらのガス供給端２２は基板装着面１２ａに対向配置された状態でガス供給口２１の短辺方向、すなわち、図面上奥行き方向に向かって並列されている。
そして、ガス供給端２２の内部は第１実施形態と同様に、複数の孔部４１を有する障壁４２ａ〜４２ｄが配置されていることとする。
【００５０】
一方、各ガス供給管２３は原料ガス供給源３１（前記図１（ａ）参照）に接続されていることとする。
ここでは、複数のガス供給管２３が１つの原料ガス供給源３１に接続されていることとするが、各ガス供給管２３にそれぞれに対応させて、原料ガス供給源３１を複数設けてもよい。
【００５１】
各ガス供給管２３には、例えばそれぞれ独立したガス流量制御手段１９（前記図１（ａ）参照）が設けられており、ガス流量制御手段１９を作動させることによって、ガスの流量を調整するだけでなく、流量をゼロにすることもできることとする。
したがって、ガス供給管２３に異なる原料ガスを導入する場合には、原料ガスの種類を切り換えることも可能である。
【００５２】
このような有機気相堆積装置によれば、第１実施形態と同様の効果に加えて、ガス供給端２２が、ガス供給口２１の短辺方向に並列されており、それぞれのガス供給端２２から基板Ｓの幅に渡る長尺状にガスが供給されるため、ガス基板Ｓ表面の全域に原料ガスを供給することができる。
また、各ガス供給管２３にガス流量制御手段１９を備えていることから、形成される有機薄膜の膜厚に応じて、ガス流量制御手段１９を調整することで、均一な膜厚を有する有機薄膜の形成を行うことが可能である。
さらに本実施形態における有機気相堆積装置によれば、基板ホルダー１２に基板装着面１２ａをガス供給口２１の短辺方向に可動させるスライド機構が設けられていなくても、原料ガスを基板Ｓ表面に均一に堆積させることが可能であり、均一な膜厚の有機薄膜の形成を行うことができる。
【００５３】
したがって、基板ホルダー１２にスライド機構等の駆動機構を設けなくてもよいため、低コストで良質な有機薄膜を形成することができ、大画面でも輝度むらのない有機発光素子層を形成することが可能である。
【００５４】
また、本実施形態では１つの原料ガス供給源３１に接続された複数のガス供給管２３に複数のガス供給端２２がそれぞれ接続された例について説明したが、異なる有機原料が貯留された原料ガス供給源３１に複数のガス供給管２３がそれぞれ接続され、各ガス供給管２３にガス供給端２２がそれぞれ接続されていてもよい。
この場合には、スライド機構により基板装着面１２ａを奥行き方向に可動させて、ガス供給管２３に設けられたガス流量制御手段により原料ガスを切り換えることにより、基板Ｓ表面にガス供給端２２から供給される原料ガスが順次堆積された有機薄膜の積層膜を形成することができ、各層をより均一な膜厚で形成することができる。
また、例えば基板Ｓ表面に異種原料がドーピングされた有機薄膜をより均一な膜厚で形成することもできる。
【００５５】
（第３実施形態）
本実施形態における有機気相堆積装置の例を図４に示す。
図４に示すように、本実施形態におけるガス供給端２２は筒状であり、ガス供給管２３（前記図１（ａ）参照）からその供給断面形状を変えずに、接続されていることとする。
【００５６】
また、ここでのガス供給端２２のガス供給口２１は、例えば基板装着面１２ａに装着される基板Ｓと略同一形状であり、基板Ｓ表面の全域にガスを供給可能に構成されていることとする。
【００５７】
ここで、ガス供給端２２は、第１実施形態と同様に、ガス供給端２２内を閉塞する障壁４２がガス供給端２２のガス供給口２１に向かって所定の間隔を有して複数配置されていることとする。
ここでは、例えば３つの障壁４２ｅ、４２ｆ、４２ｇが、ガス供給口２１に向かってこの順で配置されており、ガス供給口２１側に配置される障壁４２ｇはガス供給口２１を覆うように配置されていることとする。
各障壁４２は、ガスが十分に拡散されるような間隔で配置されていることとする。
【００５８】
そして、各障壁４２には複数の孔部４１が設けられており、ここでは、ガス供給口２１に近い障壁４２ほど孔部４１の開口面積が小さく開口数が多くなるように形成されていることとする。
本実施形態では、例えば孔部４１が円形状であり、障壁４２ｅから４２ｇに向けてその径が段階的に小さくなるように形成されることとする。
なお、ここでは孔部４１が円形状である例について説明したが、本発明はこれに限定されず、矩形状であっても構わない。
また、各障壁４２においては、各孔部４１の開口面積は略同一であり、複数の孔部４１は均一に配置されていることとする。
【００５９】
このような有機気相堆積装置によれば、第１実施形態と同様の効果を奏し、ガス供給端２２内で原料ガスが十分に拡散された状態となり、ガス供給口２１の各部に原料ガスが均等に分配され、このガス供給口２１の各部から基板装着面１２ａに向けてガスを均等に供給することができる。
【００６０】
また、本実施形態におけるガス供給口２１は、基板装着面１２ａに装着される基板Ｓと略同一形状であり、基板Ｓ表面の全域に原料ガスを供給可能に構成されていることから、基板ホルダー１２に基板装着面１２ａを可動させるスライド機構や回転機構等の駆動機構が設けられていなくても、原料ガスを基板Ｓ表面に均一に堆積させることが可能であり、低コストで均一な膜厚の有機薄膜の形成を行うことができる。
ただし、スライド機構や回転機構等の駆動機構が設けられていれば、有機薄膜の膜厚分布をより調整することができる。
なお、本実施形態の有機気相堆積装置においても第１実施形態の変形例は適用可能である。
【００６１】
また、本実施形態ではガス供給端２２はガス供給管２３から供給断面形状を変えずに接続されていることとしたが、本発明はこれに限定されず、ガス供給端２２がガス供給管２３から一段階で拡大された形状であってもよい。
この場合には、上記のようにガス供給端２２の内部に障壁４２ｅ〜４２ｇを配置することで、原料ガスがガス供給口２１の各部に均等に分配されるため、障壁４２が配置されていない場合のように、真空ポンプにより最短経路となるようにガスの流動が誘導され、ガス供給口２１への原料ガスの分配が不均一になることがなく、原料ガスを十分に拡散させて供給することができる。
【００６２】
（第４実施形態）
本実施形態における有機気相堆積装置の一例を図５に示す。
図５に示すように、本実施形態における有機気相堆積装置は、例えば６つの筒状のガス供給端２２を有しており、これらのガス供給端２２にガスを供給する６つのガス供給管２３（前記図１（ａ）参照）に接続されている。
ここで、ガス供給管２３からガス供給端２２は供給断面形状を変化させずに接続されていることとする。
なお、ここでは６つのガス供給端２２にガス供給管２３がそれぞれ接続されていることとするが、１つのガス供給管２３から分岐されていてもよい。
【００６３】
また、ガス供給管２３は原料ガス供給源３１（前記図１（ａ）参照）に接続されており、それぞれ独立したガス流量制御手段１９（前記図１（ａ）参照）が設けられていることとする。
【００６４】
また、各ガス供給管２３に接続された複数のガス供給端２２はガス供給口２１が基板装着面１２ａに対向配置された状態で、基板装着面１２ａに装着される基板Ｓ表面の全域にガスを供給できるように配置されていることとする。
ここで、ガス供給端２２の内部には第３実施形態と同様に、複数の孔部４１を有する障壁４２ｅ〜４２ｇが配置されていることとする。
【００６５】
このような有機気相堆積装置によれば、第３実施形態と同様の効果に加えて、ガス供給端２２に接続される複数のガス供給管２３にはそれぞれ独立したガス流量制御手段１９を有していることから、ガス流量制御手段１９により各ガス供給端２２から供給されるガス流量を調整することで、基板Ｓ表面により均一に原料ガスを供給することが可能である。
【００６６】
なお、本実施形態では基板Ｓ表面の全域にガスが供給されるように、ガス供給端２２が配置されていることとしたが、本発明はこれに限定されず、基板Ｓの幅方向に渡って、ガス供給端２２が１列に配置されていてもよい。
この場合にはガスが基板Ｓの幅方向に渡って長尺状に供給されるため、長尺状のガスの供給範囲における短辺方向に基板装着面１２ａを可動させるスライド機構を基板ホルダー１２に設けることが好ましい。
【００６７】
また、本実施形態では１つの原料ガス供給源３１に接続された複数のガス供給管２３に複数のガス供給端２２がそれぞれ接続されている例について説明したが、異なる有機原料が貯留された原料ガス供給源３１に複数のガス供給管２３がそれぞれ接続され、各ガス供給管２３にガス供給端２２がそれぞれ接続されていてもよい。
【００６８】
例えば、３種の異種原料を６つのガス供給端２２により供給する場合には、６つのガス供給管２３（図１（ａ）参照）が２本ずつ３つの原料ガス供給源３１（図１（ａ）参照）に接続されていてもよい。
または、３つのガス供給管２３がそれぞれ原料ガス供給源３１に接続されており、各ガス供給管２３から２つのガス供給端２２に分岐されていてもよい。
この場合の原料ガス供給源３１とガス供給管２３との接続状態およびガス供給管２３とガス供給端２２との接続状態は、異種原料の数やその供給比によって最適な接続状態となるように適宜調整されることとする。
【００６９】
このような構成により、ガス供給管２３に設けられたガス流量制御手段１９を調整し、原料ガスを切り換えることで、ガス供給端２２から供給される原料ガスが順次堆積された有機薄膜の積層膜を基板Ｓ表面に形成することができ、各層をより均一な膜厚で形成することができる。また、例えば基板Ｓ表面に異種原料がドーピングされた有機薄膜をより均一な膜厚で形成することもできる。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の薄膜形成装置によれば、ガス供給端内でガスが十分に拡散された状態となり、あらゆる形状のガス供給口の各部にガスが均等に分配され、このガス供給口の各部から基板装着面に向けてガスを均等に供給することができる。
これにより、ガス供給端の基板装着面に対する配置状態を調整することで、基板装着面に装着される基板表面に対してガスを均一に供給した成膜が可能である。
したがって、この薄膜形成装置を有機ＥＬディスプレイ素子の形成に適用することにより、大画面でも輝度むらのない有機発光素子層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態における薄膜形成装置を説明するための概略構成図（ａ）と、要部拡大図（ｂ）である。
【図２】第１実施形態の変形例における薄膜形成装置を説明するための要部拡大図である。
【図３】第２実施形態における薄膜形成装置を説明するための要部拡大図である。
【図４】第３実施形態における薄膜形成装置を説明するための要部拡大図である。
【図５】第４実施形態における薄膜形成装置を説明するための要部拡大図である。
【図６】従来の技術における真空蒸着装置を説明するための概略構成図である。
【符号の説明】
１１…真空チャンバ、１２…基板ホルダー、１２ａ…基板装着面、２２…ガス供給端、２３…ガス供給管、４１…孔部、４２…障壁、Ｓ…基板
【発明の属する技術分野】
本発明は薄膜形成装置に関するものであって、特に、真空チャンバ内で基板表面にキャリアガスとともに原料ガスを供給することにより有機薄膜を形成する有機気相堆積法に適用される薄膜形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬディスプレイ素子、有機半導体レーザーなどの低分子系有機ＥＬ発光素子用の有機薄膜は、一般的に真空蒸着法で成膜されている。
図６に示すように、真空蒸着法に用いられる真空蒸着装置は、真空チャンバ５１と、真空チャンバ５１内の底部に設けられた蒸着源５２と、蒸着源５２の上方に対向配置された基板ホルダー５３とを備えている。
【０００３】
このような装置を用いて、基板Ｓ表面に有機薄膜を形成するには、基板ホルダー５３に表面を下方に向けた状態で基板Ｓを装着し、基板Ｓ表面をマスク（図示せず）で覆って、蒸着源５２から有機原料を１０−３〜１０−４Ｐａの高真空中で真空チャンバ５１内に加熱蒸発させ、矢印Ｄで示すように、真空チャンバ５１内において原料ガスを十分に拡散した状態で基板Ｓ表面に有機原料を蒸着させる。
【０００４】
一方、近年、有機薄膜を形成する装置として、有機気相堆積法（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＯＶＰＤ））による有機気相堆積装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特表２００１−５２３７６８号公報
【０００６】
有機気相堆積装置は、真空チャンバと、真空チャンバ内に設けられた基板ホルダーと、基板ホルダーに向けてガスを供給するように対向配置されたガス供給手段とを備えており、減圧雰囲気下の真空チャンバ内でキャリアガスとともに原料ガスを基板ホルダーに装着された基板表面に供給することで有機薄膜を形成する。
【０００７】
上述したような真空蒸着装置および有機気相堆積装置を用いて有機薄膜を形成する場合には、基板を静止させた状態で有機薄膜を形成すると、原料ガスを基板表面に均一に堆積させることができず、形成される有機薄膜の膜厚が不均一となることから、基板ホルダーに回転機構またはスライド機構を設けることで、膜厚分布を調整している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、真空蒸着装置では真空チャンバ内で蒸着源から気化させた原料ガスが蒸着源の上方に配置された基板に向かって拡散された状態で供給されるため、基板ホルダーに回転機構やスライド機構が設けられていたとしても、基板の端部よりも中央部の方に原料ガスが供給されやすい傾向があった。
また、有機気相堆積装置では、真空チャンバ内に気相状態で原料ガスが供給されるため、ガス供給口から供給された原料ガスは排気口に向かって最短経路で流動し易い。このため、基板表面に原料ガスを均一に供給するには、原料ガスの流動方向を考慮に入れてガス供給口に対して基板装着面を可動させる必要がある。よって、装置構成が複雑になり、コスト的な面でも問題があった。
【０００９】
したがって、基板表面に原料ガスが均一に供給され、基板表面に均一な膜厚の有機薄膜の形成を行うことができる薄膜形成装置が要望されていた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記のような課題を解決するために、本発明の薄膜形成装置は、真空チャンバと、真空チャンバ内に設けられた基板ホルダーと、基板ホルダーの基板装着面に向けてガスを供給する管状のガス供給端とを備えた薄膜形成装置であって、ガス供給端には、ガス供給端内を閉塞する障壁がガス供給端のガス供給口に向かって所定の間隔を有して複数配置されており、各障壁には複数の孔部が設けられていることを特徴としている。
【００１１】
このような薄膜形成装置によれば、ガス供給端にはガス供給端内を閉塞する障壁がガス供給端のガス供給口に向かって所定の間隔を有して複数配置されており、各障壁には複数の孔部が設けられていることから、ガス供給端に導入されたガスは障壁に衝突して拡散し、拡散したガスがこの障壁における孔部を通過する。そして、通過したガスは次の障壁に再び衝突して拡散し、その障壁における孔部を通過するといった過程を繰り返すことにより、ガス供給端内でガスが十分に拡散された状態となり、あらゆる形状のガス供給口の各部にガスが均等に分配され、このガス供給口の各部から基板装着面に向けてガスを均等に供給することができる。
これにより、ガス供給端の基板装着面に対する配置状態を調整することで、基板装着面に装着される基板表面に対してガスを均一に供給した成膜が可能である。
【００１２】
また、各障壁における孔部がガス供給口の近くに配置される障壁ほど開口面積が小さくかつ開口数が多い場合には、ガス供給端に導入され、障壁に衝突して拡散してこの障壁の孔部を通過したガスは、次の障壁に再び衝突して拡散し、先に通過した障壁の孔部よりも開口面積が小さくかつ開口数が多い孔部を通過する。これにより、ガスがさらに拡散されるため、ガス供給口の各部にガスがより均等に分配され、このガス供給口の各部から基板装着面に向けてガスをより均等に供給することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の薄膜形成装置における実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の薄膜形成装置である有機気相堆積装置の一実施形態を説明するための概要構成図である。
この図に示す有機気相堆積装置は、減圧雰囲気下に維持した真空チャンバ１１内で、基板Ｓを覆うようにマスク（図示せず）を配置し、このマスクを介して基板Ｓ上に所定パターンの有機薄膜の形成を行うものである。
有機気相堆積装置は真空チャンバ１１と真空チャンバ１１内に設けられた基板ホルダー１２と、基板ホルダー１２の基板装着面１２ａに向けてガスを供給するガス供給端２２とを備えている。
【００１４】
真空チャンバ１１は、余分な原料ガスを排気するための排気口１４から図示しない真空ポンプによって、その内部環境（例えば、減圧状態）が制御されるとともに、圧力計１５によって真空チャンバ１１内部の圧力が管理されている。
また、真空チャンバ１１には例えばヒーター（図示せず）が設けられており、真空チャンバ１１内で原料ガスが気相状態を維持できるように構成されている。
【００１５】
また、真空チャンバ１１内に設けられた基板ホルダー１２は、基板装着面１２ａが水平状態に対して略垂直になるような状態で配置されており、基板装着面１２ａはマスクで覆われた状態の基板Ｓが装着されるように構成されている。
そして、基板ホルダー１２には、基板装着面１２ａをその面内においてスライドさせるスライド機構（図示せず）が設けられている。ここでは、スライド機構によって基板装着面１２ａが図面上奥行方向と手前方向とで水平方向に往復運動する構成とする。
また、基板ホルダー１２には装着された基板Ｓを冷却するための冷却機構１６が設けられている。
【００１６】
次に、本実施形態におけるガス供給手段１３について説明する。
ガス供給手段１３は原料ガス供給源３１と、原料ガス供給源３１にその一端が接続されたガス供給管２３と、このガス供給管２３の他端に接続された管状のガス供給端２２とから構成されている。
【００１７】
原料ガス供給源３１には、例えば基板Ｓ表面に有機薄膜を形成するための有機原料が貯留されており、原料ガス供給源３１の外側には、有機原料を気化するためのヒーター１７が設けられている。また、原料ガス供給源３１には圧力計１５が設けられており、内部の圧力が管理されている。
【００１８】
この原料ガス供給源３１には、キャリアガス供給源３２に接続された配管１８が挿入されており、キャリアガス供給源３２にはキャリアガスとなる不活性ガスが貯留されている。
ここでは例えば、キャリアガスにＮ２、Ｈｅ、Ａｒ等の不活性ガスが用いられることとするが、本発明はこれに限定されず、原料ガスと反応しないものであればよく、例えばＨ２等であってもよい。
【００１９】
そして、この配管１８からキャリアガスが原料ガス供給源３１に導入され、原料ガスと混合される。
また、配管１８の周囲はヒーター１７で覆われており、加熱されたキャリアガスが原料ガス供給源３１に供給されるように構成されている。
さらに、配管１８にはガス流量制御手段１９が設けられており、キャリアガスの流量を調整することができる。
【００２０】
また、原料ガス供給源３１にはガス供給管２３の一端が接続されている。ガス供給管２３の周囲はヒーター１７で覆われており、原料ガス供給源３１からキャリアガスと混合された原料ガスが気相状態を維持したまま、真空チャンバ１１内に供給されるように構成されている。
ガス供給管２３にもガス流量制御手段１９が設けられており、キャリアガスと混合された原料ガスの流量を調整することができる。
【００２１】
そして、ガス供給管２３は同一の供給断面形状（例えば円形または略正方形）を保った状態で、原料ガス供給源３１から真空チャンバ１１に挿入されており、真空チャンバ１１内で供給断面形状を変形させたガス供給端２２に接続されている。
なお、ここではガス供給端２２が真空チャンバ１１内に配設された構成としたが、その吹き出し口となるガス供給口２１が真空チャンバ１１内と連通していれば、ガス供給端２２は真空チャンバ１１外に配設されていてもよい。
このガス供給端２２の周囲もヒーター１７で覆われていることとする。
【００２２】
ガス供給端２２は基板ホルダー１２の基板装着面１２ａに向けてキャリアガスとともに原料ガスを供給するように構成されており、本実施形態では、基板装着面１２ａにガスが長尺状に供給されるように形成されていることとする。
【００２３】
特にここでは、図１（ｂ）に示すように、ガス供給端２２のガス供給口２１は、開口形状を矩形状とし、長辺方向の開口幅Ｌ１は短辺方向の開口幅Ｗ１よりも広く形成されるとともに、基板装着面１２ａに所定状態で装着される基板Ｓの幅Ｌ２よりも広くなるように形成されていることとする。
そして、このような形状のガス供給口２１に向けて、ガス供給端２２はその開口形状が変形されている。
【００２４】
このガス供給端２２は、例えばガス供給口２１の開口面積Ｃ１が、ガス供給管２３の供給断面積Ｃ２と略同一または供給断面積Ｃ２よりも小さくなるように形成されていることが好ましい。ここで、供給断面積Ｃ２とはガス供給管２３の内周壁側の断面積を示す。
このため、例えば図示したように、ガス供給端２２はそのガス供給口２１における長辺方向の開口幅Ｌ１に向けて徐々に拡大されるとともに、短辺方向の開口幅Ｗ１に向けて徐々に縮小される形状を有している。
【００２５】
また、ここでは、ガス供給端２２は開口幅Ｌ１に向けて徐々に広くなるように形成されているため、ガス供給口２１の短辺方向側から見た側面形状はガス供給口２１の長辺を底辺とした三角形状に形成されることとする。
なお、本実施形態ではガス供給端２２が側面三角形状である例について説明するが、本発明はこれに限定されることなく、ガス供給口２１の開口幅Ｌ１に向けて一段階で拡大された側面矩形状であってもよく、段階的に広く形成された段差形状であってもよい。また、ガス供給口２１の開口幅Ｌ１に向けて広く形成された側面半円状であってもよい。
【００２６】
そして、このガス供給端２２には、ガス供給端２２内を閉塞する障壁４２が、ガス供給口２１に向かって所定の間隔を有して複数配置されている。
ここでは、例えば４つの障壁４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄがガス供給口２１に向かってこの順に配置されていることとする。
また、各障壁４２はガスが十分に拡散されるような間隔で配置されていることとする。
【００２７】
そして、各障壁４２には複数の孔部４１が設けられている。ここでは、ガス供給口２１の近くに配置される障壁４２ほど、孔部４１の開口面積が小さくかつ開口数が多く形成されていることとする。すなわち、障壁４２ａから４２ｄに向けて段階的に孔部４１の開口面積が小さくかつ開口数が多くなるように形成されている。
ここでは、孔部４１がガス供給口２１の長辺側を構成する側壁４３間にスリット状に形成されており、ガス供給口２１における長辺方向の孔部４１の開口幅が徐々に狭くなるように形成されていることとする。
また、各障壁４２においては、各孔部４１の開口面積は略同一であり、複数の孔部４１は均一に配置されていることとする。
【００２８】
なお、ここでは、ガス供給口２１における長辺方向の孔部４１の開口幅が徐々に狭くなるように形成されていることとするが、本発明はこれに限定されず、ガスの供給口２１に向かって開口面積が小さくなるように形成されていればよく、ガス供給口２１における短辺方向の孔部４１の開口幅が徐々に狭くなるように形成されていてもよい。
【００２９】
また、ここでは各障壁４２における各孔部４１の開口面積が略同一であり、均一に配置されていることとするが、原料ガスが基板Ｓ表面に長尺状に均一に供給されるように、孔部４１の配置パターンが最適化されていれば好ましい。
例えば、予め基板Ｓ表面に有機薄膜を形成させた場合の膜厚分布において、基板Ｓの中央部の方が端部よりも薄い場合には、各障壁４２における孔部４１を中央部側が多くなるように配置して、中央部にガスがより供給されるような孔部４１の配置パターンにしてもよい。
【００３０】
このように形成されたガス供給端２２は基板装着面１２ａに向けて同一方向にガスが供給されるように配置されており、例えば、基板装着面１２ａに向けて略垂直方向に原料ガスが供給されるように配置されていることとする。
なお、ここでは基板装着面１２ａに向けて略垂直方向に原料ガスが供給されることとしたが、基板装着面１２ａに斜め方向から原料ガスが供給されるようにガス供給端２２が配置されていてもよい。
【００３１】
さらに、ガス供給口２１の長辺方向が基板装着面１２ａのスライド方向に対して略垂直となるように配置されていることとする。
ここでは、前述したように基板装着面１２ａが図面上奥行き方向にスライドする構成としたため、ガス供給口２１の長辺方向（広口方向）は図面上の上下方向となる。また、ガス供給口２１の短辺方向は、スライド方向と同一方向である図面上奥行き方向となる。
【００３２】
このような有機気相堆積装置を用いて基板Ｓ表面に有機薄膜を形成する場合には、まず、図１（ａ）に示すように、固定された基板ホルダー１２にマスク（図示せず）で覆われた基板Ｓを装着する。
この際、基板Ｓの幅Ｌ２方向をガス供給口２１の長辺方向に対応させて基板装着面１２ａに装着する（図１（ｂ）参照）。
そして、基板ホルダー１２のスライド機構により、基板装着面１２ａをガス供給口２１の短辺方向、すなわち図面上奥行き方向へスライドさせる。
【００３３】
一方、キャリアガス供給源３２に接続された配管１８から、原料ガス供給源３１にキャリアガスとして例えば不活性ガスを導入し、ヒーター１７によって気化された原料ガスと混合する。
そして、キャリアガスと混合された原料ガスは、ガス供給管２３を通り、このガス供給管２３に接続されたガス供給端２２内に導入される。
【００３４】
図１（ｂ）に示すように、導入された原料ガスはキャリアガスとともに、ガス供給端２２の内部に配置された障壁４２ａに衝突して拡散し、障壁４２ａの孔部４１を通過して次の障壁４２ｂに衝突し、再び拡散される。
この過程を繰り返し、障壁４２ｄの孔部４１を通過した原料ガスは、キャリアガスとともにガス供給口２１から真空チャンバ１１内に供給され、基板装着面１２ａに装着された基板Ｓ表面に向けて矢印Ａに示す方向に供給される。
【００３５】
一方、基板装着面１２ａは図面上奥行き方向にスライドしていることから、基板Ｓの図面上上下方向に長尺状に供給された原料ガスが基板装着面１２ａに装着された基板Ｓ表面全域に堆積されて、有機薄膜が形成される。
【００３６】
なお、本実施形態では基板Ｓをマスク（図示せず）で覆った例について説明したが、本発明はマスクを装着せずに、基板Ｓ表面全域に有機薄膜を形成する場合にも適用可能である。
【００３７】
このような有機気相堆積装置によれば、ガス供給端２２には、ガス供給端２２内を閉塞する障壁４２がガス供給端２２のガス供給口２１に向かって所定の間隔を有して複数配置されており、各障壁４２には複数の孔部４１が設けられている。さらに、この複数の孔部４１はガス供給口２１の近くに配置される障壁４２ほど開口面積が小さくかつ開口数が多いことから、ガス供給端２２内で原料ガスが十分に拡散された状態となり、ガス供給口２１の各部に原料ガスが均等に分配され、このガス供給口２１の各部から基板装着面１２ａに向けて原料ガスを均等に供給することができる。
【００３８】
特に、本実施形態ではガス供給口２１は基板装着面１２ａにガスが長尺状に供給されるように形成されており、開口形状を矩形状とするガス供給口２１の長辺方向の開口幅Ｌ１が、基板装着面１２ａに所定状態で装着される基板Ｓの幅Ｌ２よりも広くなるように形成されていることから、基板Ｓの幅方向に渡る長尺状に原料ガスが分配され均一に供給される。
【００３９】
そして、基板ホルダー１２は基板装着面１２ａをガス供給口２１の短辺方向にスライドするスライド機構を有していることから、基板Ｓの幅Ｌ２に渡る長尺状に供給された原料ガスを基板Ｓ表面全域に供給できるため、基板Ｓ表面に対して原料ガスを均一に供給した成膜が可能である。
したがって、より均一な膜厚の有機薄膜を形成することができ、大画面でも輝度むらのない有機発光素子層を形成することが可能である。
【００４０】
また、本実施形態の有機気相堆積装置によれば、ガス供給端２２は基板装着面１２ａに向けて略垂直方向に原料ガスが供給されるように配置されていることから、マスクを用いて有機薄膜を形成する場合には、シャドー効果を防止できるため、成膜パターンの位置ずれを防止することができる。
【００４１】
さらに、ガス供給口２１の開口面積Ｃ１がガス供給管２３の供給断面積Ｃ２と略同一または供給断面積Ｃ２よりも小さくなるように形成されることで、開口面積Ｃ１が供給断面積Ｃ２よりも大きくなるように形成される場合と比較して、ガス供給端２２の内部で圧力がかかるため、原料ガスをガス供給端２２内でより拡散させた状態でガス供給口２１から供給することができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、基板ホルダー１２にスライド機構が設けられることとしたが、基板装着面１２ａの中心を回転軸とした回転機構が設けられていてもよい。
ただし、上述したように、本実施形態の有機気相堆積装置によれば、原料ガスが基板Ｓの幅に渡る長尺状に供給されることから、スライド機構の方がより均一に基板Ｓ表面全域にガスを供給できるので好ましい。
【００４３】
また、本実施形態では、ガス供給口２１の長辺方向を図面上上下方向、短辺方向を図面上奥行き方向としてガス供給口２１が配置されることとしたが、長辺方向が図面上奥行き方向、短辺方向が図面上上下方向となるようにガス供給口２１が配置されていてもよい。この場合にはスライド機構により基板装着面１２ａをその短辺方向、すなわちその面内において図面上上下方向に可動させるように構成される。
【００４４】
（変形例１）
第１実施形態では１つのガス供給端２２に１つのガス供給管２３が接続された例について説明したが、第１実施形態の変形例として、１つのガス供給端２２が複数のガス供給管２３に共有された有機気相堆積装置の例について説明する。
図２に示すように、ガス供給管２３ａ、２３ｂは、その一端が例えば異なる有機原料が貯留された２つの原料ガス供給源３１（前記図１（ａ）参照）にそれぞれ接続されており、これらの他端は、１つのガス供給端２２を共有するように形成されている。
【００４５】
また、ガス供給管２３ａ、２３ｂには、例えばガス流量制御手段１９（前記図１（ａ）参照）が設けられており、ガス流量制御手段１９を作動させることによって、ガスの流量を調整するだけでなく、流量をゼロにすることもできる。
したがって、ガス供給管２３ａ、２３ｂに異なる原料ガスを導入する場合には、原料ガスの種類を切り換えることも可能である。
【００４６】
このような構成によれば、ガス供給管２３ａ、２３ｂからガス供給端２２に導入される異なる原料ガスが、ガス供給端２２内に配置された各障壁４２に衝突して拡散し、各孔部４１を通過することで十分に拡散されるため、異なる原料ガスをガス供給端２２内で均一に混合させることができ、ガス供給口２１の各部に混合されたガスが均等に分配され、このガス供給口２１の各部から基板装着面１２ａに向けて混合されたガスを均等に供給することができる。
したがって、基板装着面１２ａに装着される基板Ｓ表面に、均一に混合された異種原料を均一に供給した成膜が可能であり、異種原料が混合された薄膜をより均一な膜厚で形成することできる。これにより、例えば異種原料がドーピングされた有機薄膜をより均一な膜厚で形成することが可能である。
【００４７】
また、異なる原料ガスをガス供給端２２の内部で反応させて、その反応生成物をガス供給口２１から供給し、基板Ｓ表面に均一に堆積させることもできる。
さらに、ガス供給管２３ａ、２３ｂに設けられたガス流量制御手段１９により原料ガスを切り換えることで、異なる原料ガスが順次堆積された有機薄膜の積層膜を形成することができ、各層をより均一な膜厚で形成することができる。
【００４８】
ここでは、２つのガス供給管２３により１つのガス供給端２２が共有される例について説明したが、本発明はこれに限定されず、３つ以上のガス供給管２３により１つのガス供給端２２を共有してもよく、ガス供給管２３の本数以下の複数種の原料ガスを均一に混合した状態で、ガスを供給することが可能である。
【００４９】
（第２実施形態）
本実施形態では第１実施形態で説明したガス供給端２２を複数備えた例について説明する。
図３に示すように、本実施形態における有機気相堆積装置は、例えば３つのガス供給管２３を有しており、それぞれ真空チャンバ１１（前記図１（ａ）参照）内に挿入されている。
また、ガス供給管２３にはガス供給端２２がそれぞれ接続されており、これらのガス供給端２２は基板装着面１２ａに対向配置された状態でガス供給口２１の短辺方向、すなわち、図面上奥行き方向に向かって並列されている。
そして、ガス供給端２２の内部は第１実施形態と同様に、複数の孔部４１を有する障壁４２ａ〜４２ｄが配置されていることとする。
【００５０】
一方、各ガス供給管２３は原料ガス供給源３１（前記図１（ａ）参照）に接続されていることとする。
ここでは、複数のガス供給管２３が１つの原料ガス供給源３１に接続されていることとするが、各ガス供給管２３にそれぞれに対応させて、原料ガス供給源３１を複数設けてもよい。
【００５１】
各ガス供給管２３には、例えばそれぞれ独立したガス流量制御手段１９（前記図１（ａ）参照）が設けられており、ガス流量制御手段１９を作動させることによって、ガスの流量を調整するだけでなく、流量をゼロにすることもできることとする。
したがって、ガス供給管２３に異なる原料ガスを導入する場合には、原料ガスの種類を切り換えることも可能である。
【００５２】
このような有機気相堆積装置によれば、第１実施形態と同様の効果に加えて、ガス供給端２２が、ガス供給口２１の短辺方向に並列されており、それぞれのガス供給端２２から基板Ｓの幅に渡る長尺状にガスが供給されるため、ガス基板Ｓ表面の全域に原料ガスを供給することができる。
また、各ガス供給管２３にガス流量制御手段１９を備えていることから、形成される有機薄膜の膜厚に応じて、ガス流量制御手段１９を調整することで、均一な膜厚を有する有機薄膜の形成を行うことが可能である。
さらに本実施形態における有機気相堆積装置によれば、基板ホルダー１２に基板装着面１２ａをガス供給口２１の短辺方向に可動させるスライド機構が設けられていなくても、原料ガスを基板Ｓ表面に均一に堆積させることが可能であり、均一な膜厚の有機薄膜の形成を行うことができる。
【００５３】
したがって、基板ホルダー１２にスライド機構等の駆動機構を設けなくてもよいため、低コストで良質な有機薄膜を形成することができ、大画面でも輝度むらのない有機発光素子層を形成することが可能である。
【００５４】
また、本実施形態では１つの原料ガス供給源３１に接続された複数のガス供給管２３に複数のガス供給端２２がそれぞれ接続された例について説明したが、異なる有機原料が貯留された原料ガス供給源３１に複数のガス供給管２３がそれぞれ接続され、各ガス供給管２３にガス供給端２２がそれぞれ接続されていてもよい。
この場合には、スライド機構により基板装着面１２ａを奥行き方向に可動させて、ガス供給管２３に設けられたガス流量制御手段により原料ガスを切り換えることにより、基板Ｓ表面にガス供給端２２から供給される原料ガスが順次堆積された有機薄膜の積層膜を形成することができ、各層をより均一な膜厚で形成することができる。
また、例えば基板Ｓ表面に異種原料がドーピングされた有機薄膜をより均一な膜厚で形成することもできる。
【００５５】
（第３実施形態）
本実施形態における有機気相堆積装置の例を図４に示す。
図４に示すように、本実施形態におけるガス供給端２２は筒状であり、ガス供給管２３（前記図１（ａ）参照）からその供給断面形状を変えずに、接続されていることとする。
【００５６】
また、ここでのガス供給端２２のガス供給口２１は、例えば基板装着面１２ａに装着される基板Ｓと略同一形状であり、基板Ｓ表面の全域にガスを供給可能に構成されていることとする。
【００５７】
ここで、ガス供給端２２は、第１実施形態と同様に、ガス供給端２２内を閉塞する障壁４２がガス供給端２２のガス供給口２１に向かって所定の間隔を有して複数配置されていることとする。
ここでは、例えば３つの障壁４２ｅ、４２ｆ、４２ｇが、ガス供給口２１に向かってこの順で配置されており、ガス供給口２１側に配置される障壁４２ｇはガス供給口２１を覆うように配置されていることとする。
各障壁４２は、ガスが十分に拡散されるような間隔で配置されていることとする。
【００５８】
そして、各障壁４２には複数の孔部４１が設けられており、ここでは、ガス供給口２１に近い障壁４２ほど孔部４１の開口面積が小さく開口数が多くなるように形成されていることとする。
本実施形態では、例えば孔部４１が円形状であり、障壁４２ｅから４２ｇに向けてその径が段階的に小さくなるように形成されることとする。
なお、ここでは孔部４１が円形状である例について説明したが、本発明はこれに限定されず、矩形状であっても構わない。
また、各障壁４２においては、各孔部４１の開口面積は略同一であり、複数の孔部４１は均一に配置されていることとする。
【００５９】
このような有機気相堆積装置によれば、第１実施形態と同様の効果を奏し、ガス供給端２２内で原料ガスが十分に拡散された状態となり、ガス供給口２１の各部に原料ガスが均等に分配され、このガス供給口２１の各部から基板装着面１２ａに向けてガスを均等に供給することができる。
【００６０】
また、本実施形態におけるガス供給口２１は、基板装着面１２ａに装着される基板Ｓと略同一形状であり、基板Ｓ表面の全域に原料ガスを供給可能に構成されていることから、基板ホルダー１２に基板装着面１２ａを可動させるスライド機構や回転機構等の駆動機構が設けられていなくても、原料ガスを基板Ｓ表面に均一に堆積させることが可能であり、低コストで均一な膜厚の有機薄膜の形成を行うことができる。
ただし、スライド機構や回転機構等の駆動機構が設けられていれば、有機薄膜の膜厚分布をより調整することができる。
なお、本実施形態の有機気相堆積装置においても第１実施形態の変形例は適用可能である。
【００６１】
また、本実施形態ではガス供給端２２はガス供給管２３から供給断面形状を変えずに接続されていることとしたが、本発明はこれに限定されず、ガス供給端２２がガス供給管２３から一段階で拡大された形状であってもよい。
この場合には、上記のようにガス供給端２２の内部に障壁４２ｅ〜４２ｇを配置することで、原料ガスがガス供給口２１の各部に均等に分配されるため、障壁４２が配置されていない場合のように、真空ポンプにより最短経路となるようにガスの流動が誘導され、ガス供給口２１への原料ガスの分配が不均一になることがなく、原料ガスを十分に拡散させて供給することができる。
【００６２】
（第４実施形態）
本実施形態における有機気相堆積装置の一例を図５に示す。
図５に示すように、本実施形態における有機気相堆積装置は、例えば６つの筒状のガス供給端２２を有しており、これらのガス供給端２２にガスを供給する６つのガス供給管２３（前記図１（ａ）参照）に接続されている。
ここで、ガス供給管２３からガス供給端２２は供給断面形状を変化させずに接続されていることとする。
なお、ここでは６つのガス供給端２２にガス供給管２３がそれぞれ接続されていることとするが、１つのガス供給管２３から分岐されていてもよい。
【００６３】
また、ガス供給管２３は原料ガス供給源３１（前記図１（ａ）参照）に接続されており、それぞれ独立したガス流量制御手段１９（前記図１（ａ）参照）が設けられていることとする。
【００６４】
また、各ガス供給管２３に接続された複数のガス供給端２２はガス供給口２１が基板装着面１２ａに対向配置された状態で、基板装着面１２ａに装着される基板Ｓ表面の全域にガスを供給できるように配置されていることとする。
ここで、ガス供給端２２の内部には第３実施形態と同様に、複数の孔部４１を有する障壁４２ｅ〜４２ｇが配置されていることとする。
【００６５】
このような有機気相堆積装置によれば、第３実施形態と同様の効果に加えて、ガス供給端２２に接続される複数のガス供給管２３にはそれぞれ独立したガス流量制御手段１９を有していることから、ガス流量制御手段１９により各ガス供給端２２から供給されるガス流量を調整することで、基板Ｓ表面により均一に原料ガスを供給することが可能である。
【００６６】
なお、本実施形態では基板Ｓ表面の全域にガスが供給されるように、ガス供給端２２が配置されていることとしたが、本発明はこれに限定されず、基板Ｓの幅方向に渡って、ガス供給端２２が１列に配置されていてもよい。
この場合にはガスが基板Ｓの幅方向に渡って長尺状に供給されるため、長尺状のガスの供給範囲における短辺方向に基板装着面１２ａを可動させるスライド機構を基板ホルダー１２に設けることが好ましい。
【００６７】
また、本実施形態では１つの原料ガス供給源３１に接続された複数のガス供給管２３に複数のガス供給端２２がそれぞれ接続されている例について説明したが、異なる有機原料が貯留された原料ガス供給源３１に複数のガス供給管２３がそれぞれ接続され、各ガス供給管２３にガス供給端２２がそれぞれ接続されていてもよい。
【００６８】
例えば、３種の異種原料を６つのガス供給端２２により供給する場合には、６つのガス供給管２３（図１（ａ）参照）が２本ずつ３つの原料ガス供給源３１（図１（ａ）参照）に接続されていてもよい。
または、３つのガス供給管２３がそれぞれ原料ガス供給源３１に接続されており、各ガス供給管２３から２つのガス供給端２２に分岐されていてもよい。
この場合の原料ガス供給源３１とガス供給管２３との接続状態およびガス供給管２３とガス供給端２２との接続状態は、異種原料の数やその供給比によって最適な接続状態となるように適宜調整されることとする。
【００６９】
このような構成により、ガス供給管２３に設けられたガス流量制御手段１９を調整し、原料ガスを切り換えることで、ガス供給端２２から供給される原料ガスが順次堆積された有機薄膜の積層膜を基板Ｓ表面に形成することができ、各層をより均一な膜厚で形成することができる。また、例えば基板Ｓ表面に異種原料がドーピングされた有機薄膜をより均一な膜厚で形成することもできる。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の薄膜形成装置によれば、ガス供給端内でガスが十分に拡散された状態となり、あらゆる形状のガス供給口の各部にガスが均等に分配され、このガス供給口の各部から基板装着面に向けてガスを均等に供給することができる。
これにより、ガス供給端の基板装着面に対する配置状態を調整することで、基板装着面に装着される基板表面に対してガスを均一に供給した成膜が可能である。
したがって、この薄膜形成装置を有機ＥＬディスプレイ素子の形成に適用することにより、大画面でも輝度むらのない有機発光素子層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態における薄膜形成装置を説明するための概略構成図（ａ）と、要部拡大図（ｂ）である。
【図２】第１実施形態の変形例における薄膜形成装置を説明するための要部拡大図である。
【図３】第２実施形態における薄膜形成装置を説明するための要部拡大図である。
【図４】第３実施形態における薄膜形成装置を説明するための要部拡大図である。
【図５】第４実施形態における薄膜形成装置を説明するための要部拡大図である。
【図６】従来の技術における真空蒸着装置を説明するための概略構成図である。
【符号の説明】
１１…真空チャンバ、１２…基板ホルダー、１２ａ…基板装着面、２２…ガス供給端、２３…ガス供給管、４１…孔部、４２…障壁、Ｓ…基板
Claims (7)
- 真空チャンバと、前記真空チャンバ内に設けられた基板ホルダーと、前記基板ホルダーの基板装着面に向けてガスを供給する管状のガス供給端とを備えた薄膜形成装置であって、
前記ガス供給端には、当該ガス供給端内を閉塞する障壁が当該ガス供給端のガス供給口に向かって所定の間隔を有して複数配置されており、
前記各障壁には複数の孔部が設けられている
ことを特徴とする薄膜形成装置。 - 前記各障壁における複数の孔部は前記ガス供給口の近くに配置される障壁ほど開口面積が小さくかつ開口数が多い
ことを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。 - 前記ガス供給端を複数備えている
ことを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。 - 前記ガス供給端は当該ガス供給端にガスを供給する複数のガス供給管に共有されている
ことを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。 - 前記ガス供給端は前記基板装着面にガスが長尺状に供給されるように形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。 - 前記基板ホルダーはその基板装着面を前記長尺状のガスの供給範囲における短辺方向に可動させるスライド機構を備えている
ことを特徴とする請求項５記載の薄膜形成装置。 - 前記ガス供給端は前記基板装着面に装着される基板の全域にガスが供給されるように形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
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